劍門水庫(kù)泄水建筑物方案比選

摘要：泄水建筑物作為水庫(kù)樞紐工程的重要組成部分，承擔(dān)著宣泄洪水、保障樞紐建筑物安全的作用，其布置的合理性對(duì)水庫(kù)正常運(yùn)行具有重要意義。本文選取劍門水庫(kù)為研究對(duì)象，在分析工程區(qū)的水文地質(zhì)資料及成庫(kù)建壩條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合水庫(kù)的運(yùn)行要求及景觀需要，對(duì)水庫(kù)的泄水建筑物的型式進(jìn)行了方案比較，最終確定了合理的泄水建筑物設(shè)計(jì)方案，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值，亦可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：泄水建筑物;方案;比選

1 ?工程概況

擬建劍門水庫(kù)壩址地處四川省劍閣縣劍門關(guān)鎮(zhèn)的劍門村內(nèi)，工程控制集雨面積4.5km2，多年平均徑流量199萬m3，總庫(kù)容229萬m3，是一座以鄉(xiāng)村供水、農(nóng)業(yè)灌溉等綜合利用為主，并兼有抗旱應(yīng)急備用水源作用的小（一）型水利工程。該工程建成后對(duì)保障當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)安全和鄉(xiāng)村供水安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。劍門水庫(kù)攔河大壩采用碾壓式粘土心墻石碴壩，大壩壩頂高程790.50m，壩頂寬8.0m，壩頂長(zhǎng)144m，最大壩高33m。

2 ?地形地質(zhì)條件

工程壩址河段兩岸地形較完整，左右壩肩、岸坡基巖多裸露，巖層產(chǎn)狀近水平，傾左岸及上游，巖體內(nèi)發(fā)育兩組陡傾構(gòu)造裂隙、順層發(fā)育多數(shù)軟弱、軟巖夾層，結(jié)構(gòu)面組合后無穩(wěn)定不利的巖塊存在，兩岸巖體穩(wěn)定性一般較好。

左岸為一斜坡地形，右岸為山嘴。從地形、地質(zhì)條件分析，壩軸線左岸上游約120m有一滑坡體，若泄水建筑物布置在左岸，滑坡體將對(duì)泄水建筑物的運(yùn)行帶來很大的風(fēng)險(xiǎn);加之左岸山體邊坡巖體強(qiáng)風(fēng)化帶厚度明顯大于右岸，因此將泄水建筑物布置在右岸較為經(jīng)濟(jì)合理。

3 ?泄水建筑物方案擬定

劍門水庫(kù)工程區(qū)的流域面積不大，徑流量及洪水流量較小，為保證水庫(kù)正常蓄水及供水，工程不設(shè)汛期限制水位。根據(jù)泄水建筑物的布置形式，擬定了3種方案進(jìn)行比較。

方案一：開敞式溢洪道方案

該方案采用側(cè)槽開敞式溢洪道的形式，不設(shè)閘控制，運(yùn)行養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單。方案總體布置為：在左壩肩布置側(cè)槽開敞式溢洪道，全長(zhǎng)165.90m，由取水側(cè)槽段、陡槽段、消能段等組成。為滿足取水要求，另在右壩肩山體內(nèi)布置長(zhǎng)204.70m的取水隧洞。

方案二：底孔泄洪隧洞方案

該方案不設(shè)開敞式泄洪設(shè)施，在山體內(nèi)布置隧洞泄洪，設(shè)豎井閘門控制，同時(shí)隧洞兼作取水建筑物使用。方案總體布置為：在右岸山體內(nèi)布置泄洪隧洞，全長(zhǎng)221.90m，由引水渠段、有壓隧洞段、豎井閘室段、無壓隧洞段、消能段等組成。在隧洞前部設(shè)豎井，豎井內(nèi)設(shè)有閘門，通過調(diào)節(jié)閘門開度控制泄流量。隧洞斷面為圓拱直墻型，襯砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墻高3.5m）。

方案三：側(cè)槽溢洪隧洞方案

該方案將開敞式溢洪道的進(jìn)水側(cè)槽與泄洪隧洞結(jié)合，采用岸邊側(cè)槽取水，后接隧洞泄洪的布置方式，在泄洪過程中無需閘門控制;同時(shí)為滿足取水需求，另布置一條取水支洞;取水支洞后段與溢洪隧洞結(jié)合。

方案總體布置為：在右壩肩山體內(nèi)布置溢洪隧洞，全長(zhǎng)234.90m，由取水側(cè)槽段、無壓隧洞陡槽段、消能段等組成。取水側(cè)槽后接無壓隧洞陡槽段，隧洞斷面為圓拱直墻型，襯砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墻高3.5m）。在溢洪隧洞旁布置長(zhǎng)87.70m的取水支洞，支洞前設(shè)豎井，豎井內(nèi)設(shè)有閘門，通過調(diào)節(jié)閘門開度控制取水流量。取水支洞末端并入溢洪隧洞。

4 ?泄水建筑物方案比選

從工程技術(shù)的角度分析，三種方案均可以滿足主體設(shè)計(jì)功能，技術(shù)上均可行。

從工程面貌的角度分析，項(xiàng)目區(qū)緊鄰旅游風(fēng)景區(qū)，樞紐區(qū)整體布置宜與風(fēng)景區(qū)的整體風(fēng)貌相協(xié)調(diào)。開敞式溢洪道方案雖最為常見，但需在壩肩布置泄洪陡槽，整體風(fēng)貌不夠協(xié)調(diào);而泄洪隧洞方案采用隧洞代替明挖的泄洪陡槽，視覺上無明顯的泄洪設(shè)施，利于整體工程風(fēng)貌與景區(qū)的協(xié)調(diào)布置。

三個(gè)方案投資比較見表1。

經(jīng)比較，方案一（開敞式溢洪道方案）由于明挖溢洪道，存在較大的開挖及坡面支護(hù)工程量，使得方案一投資最高。方案二（底孔泄洪隧洞方案）和方案三（側(cè)槽溢洪隧洞方案）相比，雖然方案二的隧洞長(zhǎng)度短些，但由于其滿足泄洪要求的隧洞斷面及豎井孔口尺寸均較大，使得方案二投資僅略小于方案三。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，底孔泄洪隧洞方案在來小流量洪水時(shí)，需安排專人頻繁啟閉閘門，管理不便;鑒于本工程規(guī)模不大，宜采用便于運(yùn)行及維修的泄水建筑物方案，故經(jīng)綜合比較，確定側(cè)槽溢洪隧洞方案為本工程泄水建筑物的推薦方案。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文以劍閣縣劍門水庫(kù)為例，根據(jù)劍門水庫(kù)樞紐工程區(qū)的地形、地質(zhì)條件，結(jié)合水庫(kù)的運(yùn)行要求及景觀需要，對(duì)水庫(kù)的泄水建筑物的型式進(jìn)行了方案比較。在三個(gè)方案均能滿足主體設(shè)計(jì)功能的前提下，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定了合理的泄水建筑物設(shè)計(jì)方案。

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作者簡(jiǎn)介：

吳濤（1989— ?），男，遼寧省新金縣人，工程碩士，工程師，主要從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。郵箱：cdsjywt@qq.com